Потенциальный рынок VDSL2 — 1,3 млрд телефонных линий, действующих во всем мире, достижимые скорости — до 150 Мбит/с по одной медной паре и до 400 Мбит/с — по двум. Новое поколение оборудования VDSL2, которое появится в 2011 году, способно обеспечить на этих скоростях 100-процентный охват абонентов.

 

Благодаря использованию существующей медной инфраструктуры, VDSL2 позволяет операторам связи довольно заметно — по некоторым оценкам, до трех раз (по сравнению с построением сети PON) — снизить затраты на модернизацию сети доступа для предоставления услуг IPTV. Еще одно преимущество медной пары — возможность предоставить абонентам надежную проверенную телефонную связь, не зависящую от аварий в электросети, которые становятся все более распространенным явлением. Альтернатива меди — установка в каждой квартире, наряду с оптическим терминалом, резервного ИБП, добавляющего к смете расходов на подключение абонента около 20–30 долларов.

Каких-нибудь пару лет назад накал страстей был настолько силен, что Nokia Siemens Networks (NSN) заявила о возможном свертывании программы PON: руководство компании пришло к выводу, что VDSL2 способен решить все проблемы фиксированного ШПД. Это оказалось не так. Сегодня в линейке NSN, как и встарь, предлагаются и GPON, и GEPON, но осталось место и для VDSL2.

100-мегабитные скорости доступны сегодня на коммерческой основе абонентам VDSL2 в Израиле, Румынии, Турции, Финляндии, Гонконге и на Кипре. Многие из этих проектов начаты в 2010–11 годах. Однако в большинстве инсталляций VDSL2 (по крайней мере пока) провайдеры не стремятся достичь рекордных скоростей, предлагая более реалистичные 40–60 Мбит/с. Так, например, компания British Telecom в рамках проекта BT Infinity планирует до конца года подключить по технологии VDSL2 600 тыс. абонентов (число «пройденных» абонентов — тех, для кого сервисы VDSL2 будут потенциально доступны из ближайшего уличного шкафа, — составит 6 млн).

По оценкам HIS iSuppli, по всему миру в 2010 году более 23 млн человек стали пользоваться VDSL2, а уже в 2014 году к сетям VDSL2 будут ежедневно подключаться 165 тыс. новых абонентов (см. Рисунок 1). Двигателями нынешнего этапа освоения Интернета становятся файлообменные сети, онлайновые игры и IP-телевидение высокой четкости (около 20 Мбит/с на канал ТВЧ с разрешением 1080p). В ближайшие несколько лет нормой станут скорости доступа в Интернет на уровне 50–100 Мбит/с, которые полностью соответствуют возможностям VDSL2 — при условии, что уличный шкаф с коммутаторами VDSL2 находится не более чем в 300–500 метрах от абонента.

 

Рисунок 1. К 2014 году темпы подключения новых абонентов VDSL2 более чем удвоятся — до 60,4 млн линий в год.

 

В 2010 году российский оператор «Центртелеком» объявил о проекте «100 в кубе», в рамках которого по технологии FTTC (оптика до микрорайона/квартала) планируется обеспечить 100-процентный охват абонентов доступом к Интернету и IP-телевидению на скоростях до 100 Мбит/с и реализовать 100-процентную цифровизацию сети. Преимуществами FTTC по сравнению с FTTB, по мнению специалистов «Центртелекома», являются уменьшение времени подключения абонентов, простота настройки и использования оборудования клиентов, сохранение интерьеров подъездов и жилых помещений. Кроме того, FTTC, в отличие от FTTB, предполагает размещение активного оборудования не в жилых домах, а в уличных шкафах, что, видимо, сокращает число необходимых согласований и контрагентов и связанных с ними временных и финансовых затрат.

В марте 2011 года на конференции «Транспортные сети» «Центртелеком» сообщил о свыше 280 тыс. смонтированных портов VDSL2. К сожалению, за время подготовки статьи более развернутых комментариев получить не удалось. Судя по информации, которую можно найти в Сети, наиболее активно проект развивается в Воронеже, где абонентам предлагаются тарифные планы до 30 Мбит/с. На страничке Domolink (бренд «Центртелекома») в списке рекомендованного оборудования представлены две модели VDSL2-маршрутизаторов: D-link DSL-6740U и ZTE ZXDSL 931WII. Оба поддерживают беспроводные сети 802.11n и, если сравнивать модели с поддержкой 11n 2x2, немногим отличаются по цене от своих аналогов ADSL2+. Моделей начального уровня не найти ни на сайте Domolink, ни на price.ru — видимо, производители пока позиционируют VDSL2 в более высоком ценовом сегменте. В то же время появление в розничных сетях моделей маршрутизаторов VDSL2 свидетельствует о наконец-то достигнутой на практике совместимости абонентского оборудования. Обратная совместимость с ADSL2+ была реализована еще раньше, но первые модели коммутаторов VDSL2 отличались повышенным энергопотреблением, модемы ADSL2+ работали с ними неустойчиво, а разрыв в стоимости оборудования ADSL2+ и VDSL2 был неоправданно велик.

По данным Iskratel, этот разрыв за последние годы сократился — со 150 до 50%. Тенденция, скорее всего, продолжится: в марте 2011 года на рынок оборудования VDSL2 вышел еще один производитель микросхем. Компания Ralink, известная гибкой ценовой политикой, представила микросхему RT65168, при использовании которой для изготовления абонентского оборудования VDSL2 могут применяться двуслойные печатные платы. Одна и та же плата может служить основой для мостов Ethernet, маршрутизаторов VDSL/ADSL с точками доступа WiFi и интегрированных устройств доступа. Среди заявленных характеристик — поддержка профиля 30a с диапазоном частот до 30 МГц, доступ на скоростях до 100 Мбит/с в симметричном и до 150 Мбит/с в асимметричном режимах. Представляя в прошлом году новое поколение микросхем для коммутаторов VDSL2, компания Lantiq сообщила о том, что стоимость внешних комплектующих, необходимых для построения коммутаторов с поддержкой векторизации, снижена на 50%, а уровень энергопотребления составляет 0,9 Вт на одну линию VDSL2.

С переходом на объемы выпуска, измеряемые десятками миллионов линий VDSL2 в год, конкуренция предстоит нешуточная.

 

СИЛЬНЫЕ СТОРОНЫ

Пожалуй, самое время поговорить о преимуществах VDSL2. Итак, по порядку.

Использование действующих телефонных линий и обратная совместимость с клиентским оборудованием ADSL. Абоненты, у которых установлены модемы ADSL2+, могут без замены оборудования получить более высокие — до 20 Мбит/с — скорости доступа в Интернет благодаря значительному сокращению длины абонентских линий. Наиболее требовательным абонентам VDSL2 может предоставляться точечно.

Высокие скорости, поддержка нескольких каналов HDTV. Как отмечает Михаил Воробьев, директор департамента «ZyXEL Россия», на действующих линиях протяженностью 500 м достижимы скорости до 45/15 Мбит/с, на 300 м — до 80/25 Мбит/с.

Возможность подключения до 90–98% абонентов. По результатам испытаний на реальных сетях в 25-парном кабеле Категории 3 можно задействовать почти все пары, пусть и ценой заметного снижения скорости вследствие переходных помех (см. Рисунок 2).

 

 

Рисунок 2. Снижение скорости доступа VDSL2 вследствие переходных помех (профиль 17a, передача данных по одной и двадцати четырем парам в 25-парном кабеле, диаметр провода 0,4 мм).

 

Минимальные затраты на подключение абонентов благодаря использованию существующей медной инфраструктуры. По мнению Михаила Воробьева, даже если на участке от этажной распределительной коробки до квартиры, как это часто бывает, используется невитая пара («лапша»), то какого-либо заметного снижения скорости связи не происходит — при условии, что сплиттеры на стороне абонента установлены правильно. В отличие от ADSL, микрофильтрами пользоваться нельзя, необходим один сплиттер на входе в квартиру, к которому подключаются и модем, и телефоны. В противном случае переотражения на домашней разводке и микрофильтрах будут вносить заметные помехи и качество связи ухудшится.

Модуляция DMT. С одной стороны, это позволяет добиться совместимости с ADSL, с другой — реализовать продвинутые алгоритмы цифровой обработки сигнала, заметно повысить устойчивость к узкополосным и импульсным помехам и внедрить гибкие частотные планы. В зависимости от длины линии и требуемой скорости и дальности связи VDSL2 может функционировать в полосе частот 8, 12, 17 или 30 МГц и, в последнем случае, обеспечивать полнодуплексную передачу данных на скоростях Fast Ethernet на расстояние до 350 м. Возможность использования различных полос частот для приема и передачи данных позволяет реализовать дополнительный уровень устойчивости к узкополосным и импульсным помехам и достичь необходимого уровня электромагнитной совместимости в многопарном кабеле.

Режим пакетной передачи данных. Наряду с упаковкой данных в ячейки ATM, используемой на канальном уровне всеми технологиями ADSL, стандарт VDSL2 обеспечивает кадровую передачу данных и, в сравнении с Ethernet, реализует дополнительные возможности приоритизации трафика (Preemption): при необходимости передачи критичного к задержкам пакета (например, пакетной телефонии) передача длинного пакета данных может быть временно приостановлена, а затем, по окончании передачи критичного кадра(ов), — возобновлена.

Устойчивость к импульсным и узкополосным помехам. Средства коррекции ошибок (INP) и защиты от импульсных помех, реализованные в VDSL2, позволяют компенсировать воздействие импульсных помех длительностью от 250 мкс до нескольких миллисекунд.

Повышенная эффективность канала передачи данных. Отказ от упаковки пакетов в ячейки ATM обеспечивает повышение скорости передачи данных в среднем на 10%.

Оптимальная передача различных видов трафика. VDSL2 изначально разрабатывался для предоставления мультимедийных услуг и оптимальной, с учетом специфических требований, передачи различных видов трафика. Так, например, голосовые пакеты очень критичны к задержкам передачи, но потеря отдельного пакета (например, вследствие импульсной помехи) не столь сильно сказывается на качестве речи. В то же время видеокадры менее чувствительны к задержкам, чем к потерям пакетов. VDSL2 позволяет сопоставить разным видам трафика разные степени устойчивости к импульсным помехам (и, соответственно, задержки в канале) и реализовать оптимальные условия передачи данных.

Прекрасная масштабируемость. По одной телефонной паре можно предоставить услуги телефонии, вневедомственной охранной сигнализации, передачи данных и IP-телевидения. Корпоративным пользователям и операторам сотовой телефонии может быть предложено подключение по транкам VDSL2 (G.bonding). Имеющиеся микросхемы и коммутаторы DSL позволяют объединять в один канал до четырех – восьми линий VDSL2 на скоростях до 1 Гбит/с.

Cписок далеко не полон: уже в текущем году начнутся поставки операторского и абонентского оборудования, поднимающего возможности VDSL2 на новый, еще более высокий уровень.

 

ВЕКТОРИЗАЦИЯ И ФАНТОМЫ

На дальность, скорость и плотность подключения абонентов VDSL2 сильнее всего влияют два фактора: затухание сигнала и переходные помехи от соседних линий на дальнем конце кабеля (FEXT). Для снижения затухания узлы доступа VDSL2 выносятся как можно ближе к абонентам и устанавливаются в уличных шкафах или подъездах домов. А вот переходные помехи, как выяснилось, вполне поддаются компенсации с помощью технологии G.993.5 (G.Vector), стандартизованной в 2010 году. Как отмечает Константин Доричев, ведущий специалист отдела решений широкополосного доступа Alcatel-Lucent, технология векторизации основана на измерении переходных помех от каждой линии и их влиянии на другие линии в том же кабеле, а также их компенсации за счет наложения противофазного сигнала на стороне коммутатора VDSL. Алгоритм векторизации применим как к прямому (downstream), так и к обратному (upstream) каналу. Результаты испытаний данной технологии, проведенных совместно компаниями Swisscom и Alcatel-Lucent, представлены на Рисунке 3.

 

 

Рисунок 3. Векторизация линий VDSL позволяет практически полностью компенсировать влияние соседних пар в многопарном кабеле на скорость и дальность связи.

 

Векторизация позволяет практически полностью компенсировать влияние переходных помех на скорость передачи данных и, как видно из Рисунка 3, обеспечивает при той же скорости увеличение дальности в три – пять раз или, при той же дальности, двукратный выигрыш в скорости передачи данных. Однако чудес на свете не бывает: векторизация позволяет лишь компенсировать влияние переходных помех, позволяя линиям «не замечать друг друга»: зеленая кривая на Рисунке 3 будет стремиться снизу к скорости в одиночной задействованной линии. Прирост скорости за счет технологии G.Vector наиболее заметен на линиях длиной до 800 метров. Дополнительным эффектом векторизации является выравнивание скоростей и условий передачи в отдельных парах: на Рисунке 4 приведены результаты векторизации линий VDSL в 25-парном кабеле длиной 500 м.

 

 

Рисунок 4. Использование векторизации позволяет не только увеличить скорость доступа, но и выравнять скорости абонентского доступа (25-парный кабель, 500 м, диаметр провода 0,4 мм).

 

Константин Доричев считает, что благодаря применению векторизации используемый в России для квартирной проводки невитой провод ТРП перестанет быть препятствием для предоставления качественных услуг по технологии VDSL2. Будучи по сути антенной, такой провод подвергается значительно большему воздействию переходных помех и шумов внешних источников. Для успешного противодействия переходным помехам Alcatel-Lucent рекомендует использовать технологию G.Vector, а для подавления внешних наводок — защиту от импульсных помех G.Inp.

Векторизация позволила добиться еще одного прорыва в области VDSL2: реализовать технологию фантомных линий. Телефонные фантомные линии известны более ста лет, с помощью набора трансформаторов они позволяют передать по двум телефонным парам три разговора: по сути, между двумя парами создается еще одна— фантомная, или виртуальная, — пара.

В марте 2010 года Alcatel Lucent впервые реализовала виртуализацию (Phantom mode) на линиях VDSL2 на двухпарном кабеле длиной 400 м, при этом удалось достигнуть скорости 300 Мбит/с. Первая задействованная пара обеспечила скорость 100 Мбит/с, вторая — еще 80 Мбит/c (вследствие переходных помех результат был ниже), и третья, виртуальная, — еще 50 Мбит/c. С помощью векторизации скорость всех трех линий была доведена до исходных 100 Мбит/с, а сами линии посредством технологии G.bond объединены в единый канал передачи данных со скоростью 300 Мбит/с.

В октябре 2010 года NSN объявила о достижении с помощью Phantom DSL на линии той же длины уже 825 Мбит/с: на этот раз были задействованы четыре реальные и три виртуальные пары. В более общем случае суммарное число фантомных и виртуальных линий определяется формулой 2N-1, где N — число реальных пар, задействованных для передачи данных.

По информации Alcatel-Lucent, DSL-коммутаторы (DSLAM) с поддержкой технологий G.993.5 (G.Vector) и Phantom mode будут доступны уже в 2011 году. NSN обещает реализовать технологию Phantom DSL в DSL-коммутаторах hiX 562x/3x.

Внедрение технологии векторизации было бы невозможно без производителей микросхем. Первой, еще до принятия соответствующего стандарта ITU, о поддержке векторной VDSL заявила компания Broadcom, предложив в сентябре 2009 года типовой дизайн 24-портовых линейных модулей VDSL2, обеспечивающих компенсацию помех FEXT. Технология, как сообщалось, обеспечивала масштабирование на 48 и более портов VDSL2 и, среди прочего, позиционировалась как решение для распределительных сетей LTE. В остальном релиз был крайне скуп на детали.

В августе 2010 Lantiq представила новое поколение микросхем VINAX V3 для коммутаторов VDSL2/ADS, обеспечивающее поддержку профилей 17A (16 линий VDSL2 100/50 Мбит/с на кристалл) и 30a (8 линий VDSL2 150/100 Мбит/с), векторизацию линий на уровне системы (system vectoring), объединение линий VDSL2 в единые каналы передачи данных со скоростями до 500 Мбит/с в каждом из направлений и рекордную плотность портов — до 72 на линейный модуль. Еще через два месяца Ikanos сообщила о создании технологии NodeScale Vectoring, обеспечивающей векторизацию до 384 линий VDSL2 в одном кабеле.

Следует отметить, что системная — на уровне узла, шкафа или многопарного кабеля — векторизация требует мониторинга всех линий. Один линейный модуль может генерировать потоки данных со скоростью несколько гигабит в секунду, для полной компенсации FEXT в 200-парном кабеле может потребоваться шина, способная передавать сотни гигабит в секунду (по оценкам Мигуэля Питерса из Broadcom). Как отмечает Константин Доричев, векторизация требует дополнительных вычислительных ресурсов и использования специальной карты для выполнения комплексных вычислений.

 

CuPON

Еще одно наглядное, пусть и теоретическое, доказательство возможностей VDSL2 и меди — технология Cuprum PON (CuPON), предложенная в 2007 году как альтернатива оптическим сетям доступа. CuPON адаптировала идею пассивных оптических сетей к медным линиям и позволяет без прокладки дополнительных медных магистралей предложить абонентам скорости до 250–500 Мбит/с при дальности 300–500 м. Для этого в магистральном кабеле предлагалось организовать четырехпарные шины, к каждой из которых можно подключить до четырех абонентов (см. Рисунок 5). Общее число пользователей, подключаемых к кабелю, остается без изменений. Каждая шина — с помощью все той же векторизации, фантомизации и бондинга — поддерживает пропускную способность до 1 Гбит/с, которая делится между абонентами в необходимой пропорции. Хочешь по 250 Мбит/с сразу всем, хочешь — 1 Гбит/с, но по очереди.

 

 

Рисунок 5. CuPON: 200 пар, 200 абонентов, 250 Мбит/с — каждому.

 

Идея, скорее всего, вряд ли дождется практической и, тем более, коммерческой реализации — технология запоздала. VDSL2 сохраняет право на жизнь только благодаря возможности использования уже существующих телефонных линий. Тем не менее пример наглядно демонстрирует потенциал медной пары. Как знать, появись эти предложения и технологическая база чуть раньше, быть бы пассивным сетям медными…

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технологии медной пары принято сравнивать с оптическими. Оптика обеспечивает и заметно большую скорость передачи данных, и гальваническую развязку, и более высокий уровень надежности. Тем не менее, даже с учетом современных технологий прокладки и оконцовки волоконно-оптического кабеля, оптика все еще проигрывает меди — и по стоимости, и по времени выполнения работ (которые для меди сводятся к перекоммутации линий и установке уличного шкафа с активным оборудованием и бесперебойными источниками питания), и по требованиям к квалификации монтажников.

При скоростях, реализуемых оборудованием VDSL2 (и имеющимся на рынке, и тем, которое только появится в этом году), приходится всерьез задуматься о том, существует ли реальная необходимость в прокладке волокна в каждый дом, по крайней мере в ближайшие пять-десять лет. Ведь одна медная пара позволяет подключить обычный телефон, передавать и данные, и телевидение высокой четкости, и практически неограниченное число IP-телефонных разговоров. И при этом легко и непринужденно решает задачу сохранения телефонной связи в случае аварии в электросети — при условии, что в уличном шкафу предусмотрен централизованный ИБП. А благодаря VDSL2 — вступает в реальную конкуренцию с технологиями, используемыми в городских сетях доступа Ethernet.

Георгий Башилов — научный редактор «Журнала сетевых решений/LAN».

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF